Оптимизация методики изготовления костно-пластического материала на основе коллагена человека 1-го типа и аллогенной костной крошки

Введение. Изделия на основе костной крошки и коллагена считаются перспективными при лечении дефектов кости. При этом оптимальная методика получения таких трансплантатов не выработана.
Цель. Оптимизировать методику получения костно-пластического материала на основе аллогенного коллагена 1-го типа и костной крошки.
Материал и методы. Исследовали образцы костно-пластического материала, полученные с использованием аллогенной костной крошки диаметром 180–800 мкм и раствора коллагена человека 1-го типа в уксусной кислоте. Оценивали общую структуру трансплантатов, сохранность коллагена в их составе, проводили морфофункциональный анализ клеток человека линии М-22 в условиях контакта с образцами костнопластического материала разных типов.
Результаты. Процедуры производства костно-пластического материала значимо не влияют на качество коллагена в его составе, при этом лиофилизированные трансплантаты обладают выраженной ацидогенностью и токсичностью в культуре клеток. Вымачивание костно-пластического материала в изотоническом растворе хлорида натрия (0,9% NaCl) в течение 30 минут и более позволяет получить трансплантаты, не токсичные для клеток in vitro. В зависимости от концентрации коллагена и размера костной крошки адгезивные свойства готовых костно-пластических материалов заметно варьировали.
Выводы. Костно-пластический материал на основе костной крошки и золя коллагена, выделенного методом кислотной экстракции, in vitro обладает ацидогенностью и токсичностью, которую можно устранить путем его вымачивания в изотоническом растворе хлорида натрия. В зависимости от концентрации коллагена и размера костной крошки можно получать биосовместимые образцы костно-пластического материала с высокой и низкой адгезивностью для клеток.

1. Кирилова И.А., Баитов В.С., Подорожная В.Т., Почуева Н.Ю. Морфологическая картина остеогенеза в эксперименте при использовании костно-пластического материала "КОСТМА". Хирургия позвоночника. 2007;(4):58–61.

2. Кирилова И.А., Подорожная В.Т., Ардашев И.П., Черницов С.В. Различные виды костнопластических материалов для восстановления костной структуры. Политравма. 2008;(4):60–64.

3. Walsh WR, Oliver RA, Christou C, Lovric V, Walsh ER, Prado GR, et al. Critical size bone defect healing using collagen–calcium phosphate bone graft materials. PLoS ONE. 2017;12(1):e0168883. PMID: 28045946 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0168883

4. Yoshida K, Sumita Y, Marukawa E, Harashima M, Asahina I. Effect of platelet-rich plasma on bone engineering with an alloplastic substitute containing BMP2. Biomed Mater Eng. 2013;23(3):163–172. PMID: 23629530 https://doi.org/10.3233/BME-130741

5. Tanaka H, Toyoshima T, Atsuta I, Ayukawa Y, Sasaki M, Matsushita Y, et al. Additional effects of plateletrich fibrin on bone regeneration in sinus augmentation with deproteinized bovine bone mineral: preliminary results. Implant Dent. 2015;24(6):669–674. PMID: 26204169 https://doi.org/10.1097/ID.0000000000000306

6. Civinini R, Macera A, Nistri L, Redl B, Innocenti M. The use of autologous blood-derived growth factors in bone regeneration. Clin Cases Miner Bone Metab. 2011;8(1):25–31. PMID: 22461800

7. Zhang L, Zhou Y, Su D, Wu S, Zhou J, Chen J. Injectable, self-healing and pH responsive stem cell factor loaded collagen hydrogel as a dynamic bioadhesive dressing for diabetic wound repair. J Mater Chem B. 2021;9(29):5887–5897. PMID: 34259303 https://doi.org/10.1039/d1tb01163d

8. Kane RJ, Weiss-Bilka HE, Meagher MJ, Liu Y, Gargac JA, Niebur GL, et al. Hydroxyapatite reinforced collagen scaffolds with improved architecture and mechanical properties. Acta Biomater. 2015;17:16–25. PMID: 25644451 https://doi.org/10.1016/j.actbio.2015.01.031

9. Jain G, Blaauw D, Chang SJ. A comparative study of two bone graft Substitutes-InterOss® collagen and OCS-B collagen®. J Funct Biomater. 2022;13(1):28. PMID: 35323228 https://doi.org/10.3390/jfb13010028

10. Fan Q, Zeng H, Fan W, Wu T, Sun J, Yan Q, et al. Ridge preservation of a novel extraction socket applying Bio-Oss® collagen: an experimental study in dogs. J Dent Sci. 2021;16(3):831–839. PMID: 34141096 https://doi.org/10.1016/j.jds.2021.03.005

11. Ваза А.Ю., Файн А.М., Боровкова Н.В., Галанкина И.Е., Макаров М.С., Забавская О.А. и др. Первый опыт использования разработанных модифицированных аллогенных костных трансплантатов при хирургическом лечении пациентов с тяжелыми переломами хирургической шейки плечевой кости. Журнал им. Н.В. Склифосовского «Неотложная медицинская помощь». 2021;10(1):83–90. https://doi.org/10.23934/2223-9022-2021-10-1-83-90

12. Ваза А.Ю., Файн А.М., Иванов П.А., Клюквин И.Ю., Сластинин В.В., Боровкова Н.В. и др. Анализ применения различных вариантов костной пластики у пострадавших с внутрисуставными переломами. Трансплантология. 2015;(4):6–12.

13. Ермолов А.С., Смирнов С.В., Хватов В.Б., Истранов Л.П., Конюшко О.И., Колокольчикова Е.Г. и др. Применение биологически активных раневых покрытий, стимулирующих регенерацию эпителия ожоговых ран IIIа степени. Клеточные технологии в биологии и медицине. 2008;(3):166–170.

14. Хватов В.Б., Свищев А.В., Ваза А.Ю., Боровкова Н.В., Миронов А.С., Похитонов Д.Ю. и др. Способ изготовления лиофилизированного аллотрансплантата кости. Трансплантология. 2016;(1):13–18.

15. Макаров М.С., Сторожева М.В., Боровкова Н.В., Пономарев И.Н. Ростстимулирующий эффект тромбоцитарных препаратов, полученных разными способами, в культуре фибробластов человека. Клеточные технологии в биологии и медицине. 2022;(3):183–188. https://doi.org/10.47056/1814-3490-2022-3-183-188